MOGUĆNOST PRIMJENE SEDIMENTA/MULJA IZ AKUMULACIJE MODRAC ZA REKULTIVACIJU ŠLJAČIŠTA TERMOELEKTRANE TUZLA

Maida Bešlagić

Magistarski rad

UNIVERZITET U TUZLITEHNOLOŠKI FAKULTET

Tuzla, decembar 2011.

Predmet istraživanja

R.br. POKAZATELJI / REZULTATI

za 1972.(trogodišnje istraživanje)

za period 1980.

za period od 1988. do 1989.

za period2000.god.

jesensko razdoblje

1. Otopljeni kisik mg/l 8,29 (5,32 - 11,21) (2,8 - 5,4) 5,6 (6,1 - 9,6) 8,75

2. Zasićenost kisikom % 82,0 (59,5 - 127,8) 91,52

3. Petodnevna bio kemijska potrošnja kisika BPK5 mgO2/l (0,25 - 3,29) (2,0 - 13,0) 14,9 (5,0 - 29,3)

4. Hemijska potrošnja kisika mgO2/l (5,0 – 62,0) 58,4 (27,5 - 116,5) 26,1

5. pH vrijednost (7,29 - 8,59) 8,0 (7,8 - 8,1) 8,1

6. Suspendirane materije mg/l (16,7 - 392,0) 1712 (1370 - 2749) 160,5 (31,1 - 570,0) 96,0

7. Otopljene materije mg/l (151 - 351,5) (378 - 470) 525,0 (294 - 744) 379,4

8. Primjetna boja mg/l Bistra do intenzivno tamna Intenzivno tamna

9. Ortodifosfati (P) mg/l 0,056 (0,009 - 0,148)

10. Ukupni fosfor (P) mg/l 0,104 (0,023 - 0,192) 0,1

11. Amonijak (NH+4) mg/l 0-1,5 0 1,36

12. Nitriti (NO2-) mg/l 0 (0,1 - 0,4) 0,045 (0,012 - 0,079) 0,043

13. Nitrati (NO3-) mg/l 0-5 (1,1 - 36,4) 0,778 (0,013 - 1,760) 2,95

14. Ukupni azot (N) mg/l 0,824 (0,074 - 1,770)

15. Proticaj vode u vrijeme uzorkovanja m3/s 3,92 (0,644 - 7,200) 1,82

16. Unos suspendiranih materija u akumulaciju t/d 54,3 (1,72 - 153,6)

Fizičko-hemijski kvalitet vode rijeke Spreča, na lokalitetu Spreča ušće za 1972., 1980., za period 1988-1989 i 2000. godinu

Unos suspendiranih materija u akumulaciju Modrac

Registrovani zagađivači

1. Rudnici uglja, površinski kopovi, jame i separacije uglja

2. Kanalizacija Banovići, Živinice, Kalesija

3. Fabrika „Helios“ Banovići

4. Industrija prerade drveta „Konjuh“ Živinice

5. Farma krava PD „Spreča“ Kalesija

6. Mlin i pekara Ljubače – Tuzla

7. Autoservisi rudnika i transportnih preduzeća

8. Skladište „Energopetrol“ Živinice (potencijalni)

Neregistrovani zagađivači

9. Postojeći vojni i civilni aerodrom „Dubrave“ Živinice

10. Poljoprivredne površine PD “Spreča“ Kalesija

11. Intenzivni kavezni uzgoj riba u akumulaciji

12. Izgrađene javne plaže na području Tuzle i Lukavca

13. Seoska naselja u slivu, posebno na direktnom slivu akumulacije

14. Saobraćajnice (cestovni promet)

Spisak registrovanih i neregistrovanih zagađivača u slivu rijeke Spreča, 2001

Cilj istraživanja

Osnovni preduslovi za primjenu sedimenta/mulja za rekultivaciju

1. PROPISI za mulj i tlo prema Zakonu o poljoprivrednom zemljištu i Pravilniku o utvrđivanju dozvoljenih količina štetnih i opasnih materija u zemljištu i metode njihovog ispitivanja („Sl. Novine FBiH“, br. 72/09).

2. ZADOVOLJENI OSNOVNI PREDUSLOVI: - da ne sadrži teške metale iznad propisanih - da teksturni sastav onemogućuje raspršavanje čestica ugljene prašine i šljake

vjetrom i - da je bakteriološki ispravan3. Zbog nedostatka odgovarajućih propisa za procjenu kvaliteta sedimenta u našoj

zemlji, u interpretaciji rezultata koristili smo holandski sistem klasifikacije sedimenta i kanadske preporuke.

Faktori koji utiču na mogućnost primjene sedimenta/mulja za rekultivaciju

1. FIZIKA TLA2. ORGANSKA MATERIJA, HUMUS I ORGANIZMI U TLU3. HEMIJA TLA

EKSPERIMENTALNI DIO

• Za ispitivanje i karakterizaciju uzoraka korišten je sediment/mulj akumulacije Modrac.

• Uzorci su uzeti sa desne strane rijeke Spreča, neposredno prije ušća u Akumulaciju pri nivou vode od 197,20 m.n.m. i to na:

• 50 m od rijeke Spreča i 50 m od Akumulacije (u daljem tekstu lokalitet 1), i

• 100 m od rijeke Spreča i 100 m od Akumulacije (u daljem tekstu lokalitet 2).

• Na oba lokaliteta čeličnom šipkom je određena debljina sedimenta, probijanjem do tvrdog prirodnog tla, čime je određena debljina od 824 mm za lokalitet 1 i 757 mm za lokalitet 2.

• Istraživanje je sprovedeno na 10 uzoraka, i to 5

uzoraka uzeto je sa lokaliteta 1, i 5 uzoraka sa lokaliteta 2.

Ušće rijeke Spreča, ulaz u akumulaciju Modrac

MATERIJALI

Karakterizacija uzoraka je izvršena kroz određivanja:• Teksturnog sastava (granulometrijska metoda prosijavanjem kroz sita i

sedimentaciona metoda dekantacije);• Mineraloškog sastava uzoraka (mikroskopskim putem);• Sadržaj vlage (BAS EN 12879:2003);• Sadržaj pepela (BAS EN 12880:2003);• Sadržaj organske materije;• Vrijednost pH (BAS ISO 10523:2002);• Sadržaj humusa (po Kotzman-u);• Sadržaj ukupnog fosfora (P) (spektrofotometrijski);• Sadržaj ukupnog azota (N) (Kejdahl 4500-PE);• Sadržaj teških metala (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn, Mo, As, Co, Mn)

(rendgenski spektrofotometar);• Gornja i donja toplotna vrijednost (BAS ISO 1928:1999);• Mikrobiološka analiza (polarizacionim mikroskopom).

METODE

REZULTATI ISTRAŽIVANJAGRANULOMETRIJSKI SASTAV

Histogram granulometrijske analize, lokalitet 1 Histogram granulometrijske analize, lokalitet 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJADIJAGRAM GRANULOMETRIJSKE KRIVE

Dijagram granulometrijske krive sa lokaliteta 1 Dijagram granulometrijske krive sa lokaliteta 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJASEDIMENTACIONA ANALIZA UZORAKA

Rezultati sedimentacione analize za uzorak 1 i uzorak 2

Uporedni dijagram rezultata granulometrijske i sedimentacione analize uzoraka sa rezultatima granulometrijske analize šljake „Divkovići II (kriva SD)“

REZULTATI ISTRAŽIVANJAMINERALOŠKA ANALIZA UZORAKA

Srednje vrijednosti sadržaja vlage u uzorcima, lokalitet 1 i 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJASADRŽAJ VLAGE U UZORCIMA

REZULTATI ISTRAŽIVANJASADRŽAJ PEPELA U UZORCIMA

Srednje vrijednosti sadržaja pepela u uzorcima, lokalitet 1 i 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJASADRŽAJ GUBITKA ŽARENJEM I ORGANSKE MATERIJE

Srednje vrijednosti gubitka žarenjem u uzorcima, lokalitet 1 i 2 Srednje vrijednosti sadržaja organske materije u uzorcima, lokalitet 1 i 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJAVRIJEDNOST pH UZORAKA

Srednja vrijednost pH za uzorke uzete na lokalitetu 1 i 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJASADRŽAJ HUMUSA U UZORCIMA

Srednja vrijednost sadržaja humusa za uzorke uzete na lokalitetu 1 i 2

lokalitet 1lokalitet 2

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0 33.6

20.4

Koncentracija humusa, %

srednja vrijednost

REZULTATI ISTRAŽIVANJAKONCENTRACIJA AZOTA U UZORCIMA

Srednje vrijednosti koncentracije azota u uzorcima, lokalitet 1 i 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJAKONCENTRACIJA FOSFORA (P2O5) U UZORCIMA

Srednje vrijednosti koncentracije fosfora za uzorke uzete na lokalitetma 1 i 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJAKONCENTRACIJA KALIJA (K2O) U UZORCIMA

Srednje vrijednosti koncentracije kalija u uzorcima, lokalitet 1 i 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJA – teški metali – NIKAL

Koncentracija nikla u uzorcima, lokalitet 1 Koncentracija nikla u uzorcima, lokalitet 2

Srednje vrijednosti koncentracije nikla u uzorcima, lokalitet 1 i 2; dozvoljene vrijednosti u mulju (3) i tlu,4 ((pj.),5 (pr.il.),6(gl.)); Holandski sistem kvaliteta sedimenta (dozvoljena za o.k.s. - 7, vr. za intervenciju - 8)

1 2 3 4 5 6 7 80.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

206

292

80

3040 50

35

210

Koncentracija nikla, mg/kg

REZULTATI ISTRAŽIVANJA – teški metali – HROM

Koncentracija hroma u uzorcima, lokalitet 1 Koncentracija hroma u uzorcima, lokalitet 2

Srednje vrijednosti koncentracije hroma u uzorcima, lokalitet 1 i 2; dozvoljene vrijednosti u mulju (3) i tlu,4 ((pj.),5 (pr.il.),6(gl.)); Kanadske preporuke za kvalitet sedimenta (teorijske za sv.vodu – 7, empirijske za sv.vodu – 8); teorijske za luku – 9, empirijske za luku – 10); Holandski

sistem kvaliteta sedimenta (dozvoljena za o.k.s. -11, vr. za intervenciju – 12)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

450.0

500.0

68

130

500

5080 100

3790

52

160

100

380

Koncentracija hroma, mg/kg

REZULTATI ISTRAŽIVANJA – teški metali – BAKAR

Koncentracija bakra u uzorcima, lokalitet 1 Koncentracija bakra u uzorcima, lokalitet 2

Srednje vrijednosti koncentracije bakra u uzorcima, lokalitet 1 i 2; dozvoljene vrijednosti u (3) i tlu,4 ((pj.),5 (pr.il.),6(gl.)); Kanadske preporuke za kvalitet sedimenta (teorijske za sv.vodu – 7, empirijske za sv.vodu – 8); teorijske za luku – 9, empirijske za luku – 10); Holandski sistem

kvaliteta sedimenta (dozvoljena za o.k.s. -11, vr. za intervenciju – 12)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

450.0

500.0

42.8 42.5

500

5065 80

35.7

197

18.7

108

36

190

Koncentracija bakra, mg/kg

REZULTATI ISTRAŽIVANJA – teški metali – CINK

Koncentracija cinka u uzorcima, lokalitet 1 Koncentracija cinka u uzorcima, lokalitet 2

Srednje vrijednosti koncentracije cinka u uzorcima, lokalitet 1 i 2; dozvoljene vrijednosti u (3) i tlu,4 ((pj.),5 (pr.il.),6(gl.)); Kanadske preporuke za kvalitet sedimenta (teorijske za sv.vodu – 7, empirijske za sv.vodu – 8); teorijske za luku – 9, empirijske za luku – 10); Holandski sistem

kvaliteta sedimenta (dozvoljena za o.k.s. -11, vr. za intervenciju – 12)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

1400.0

1600.0

1800.0

2000.0

38.9 84.5

2,000

100150 200

123315

124271 140

720

Koncentracija cinka, mg/kg

REZULTATI ISTRAŽIVANJA – teški metali – MANGAN

Srednje vrijednosti koncentracije mangana u uzorcima, lokalitet 1 i 2, i dozvoljene vrijednosti u mulju i tlu

Koncentracija mangana u uzorcima, lokalitet 1 Koncentracija mangana u uzorcima, lokalitet 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJA – GORNJA I DONJA TOPLOTNA VRIJEDNOST UZORAKA

Srednja vrijednost gornje t.v. u uzorcima, lokalitet 1 i 2 Srednja vrijednost donje t.v. u uzorcima, lokalitet 1 i 2

REZULTATI ISTRAŽIVANJA – MIKROBIOLOŠKA ANALIZA

4,2 x 105 gljiva / 1 gr zemlje

(1 x 105 – 1 x 106) - granica relativne količine organizama po 1 gr.

3,1 x 107 bakterija / 1gr zemlje

(1 x 108 – 1 x 109) - granica relativne količine organizama po 1 gr.

ZAKLJUČAK

1. granulometrijska analiza pokazala je da uzorci pripadaju pjeskovito praškastom materijalu, u kojem su u najvećoj količini zastupljene čestice pijeska (oko 70%) i čestice praha i gline (oko 30%), te da se materijal nalazi na granici pjeskovite ilovače (PI) i ilovaste pjeskulje (IP);

2. mineraloška analiza uzoraka pokazala je da sediment/mulj u svom sastavu pored čestica ugljene prašine sadrži i udio laporovite gline i silikatnih materijala porijeklom iz „bosanske serpentinske zone“;

3. analiza sadržaja vlage, pokazala je da uzorci bliži Akumulaciji i rijeci Spreča imaju veće prisustvo vlage, koja utiče na umanjenje toplotne vrijednosti uzoraka sa lokaliteta 1;

4. srednje vrijednosti sadržaja organske materije i gubitka žarenjem u uzorcima, ukazuju da se materijal sa većim sadržajem organske materije koncentriše bliže lokalitetu ušća rijeke Spreča (do 50m);

5. vrijednost pH uzoraka je blago alkalna što sa aspekta pogodnosti primjene sedimenta/mulja za rekultivaciju daje mogućnost primjene uz pravilan odabir biljnih kultura, jer su zemljišta u Bosni i Hercegovini većinom kisela, te je dodatak ovakvog blago alkalnog materijala koristan zahvat na popravljanju ukupnog statusa zemljišta;

6. sadržaj humusa uzorke svrstava u jako humusna tla po Gračanin-u (>10% humusa);

7. koncentracija ukupnog azota u uzorcima ukazuje da se radi o slaboj obezbijeđenosti sedimenta/mulja azotom;

8. utvrđene su visoke koncentracije fosfora i kalija u uzorcima koje mogu biti posljedica unosa fosfata i kalija pritočnim vodama, te njihovog zadržavanja u kontaktnom sloju;

9. analizom na sadržaj teških metala uočeno je da:

- koncentracija hroma u uzorku 3 na lokalitetu 1 i koncentracije kod svih uzoraka sa lokaliteta 2 prelaze dozvoljenu vrijednost za praškasto ilovasto tlo (80 mg/kg), ipak niti u jednom uzorku koncentracije hroma ne prelaze empirijske vrijednosti za kvalitet sedimenta u lukama po kanadskim preporukama, niti prelaze vrijednosti za intervenciju date holandskim sistemom za kvalifikaciju sedimenta.

- koncentracije nikla su u svim uzorcima iznad dozvoljenih vrijednosti za mulj (80 mg/kg) i iznad dozvoljenih vrijednosti za praškasto ilovasto tlo (40 mg/kg), ipak u tri uzorka sedimenta utvrđeno je da koncentracije nikla ne prelaze vrijednosti za intervenciju date holandskim sistemom za kvalifikaciju sedimenta.

- koncentracije bakra i cinka se kreću u dozvoljenim granicama za mulj i praškasto ilovasto tlo;

- koncentracija mangana u uzorku 4 sa lokaliteta 2 prelazi dozvoljenu vrijednost za tlo (1500 mg/kg),

- u uzorcima nisu identifikovani kadmijum, živa, olovo, molibden, arsen i kobalt, odnosno njihova koncentracija je bila ispod 0,00001%;

10. analiza toplotne vrijednosti uzoraka ukazuje da uzorci locirani bliže ušću rijeke Spreča sadrže veći udio ugljenih čestica, te imaju i veću toplotnu vrijednost;

11. mikrobiološka analiza pokazala je da broj bakterija i gljiva ne prelazi granice relativnih količina organizama po 1 gramu površinskog sloja tla za bakterije i gljive.

GENERALNI ZAKLJUČAK

1. Primjena za rekultivaciju odlagališta šljake i pepela TE TuzlaNa osnovu proračuna zapunjenosti Akumulacije ugljenom prašinom kao i proračuna o potrebnoj količini pokrovnog materijala za rekultivaciju šljačišta Termoelektrane Tuzla „Divkovići I“ (35 ha) i „Divkovići II“ (68 ha) i „Jezero“ (24 ha) za 10 cm debljine prekrivnog sloja potrebno bi bilo 127.000 m3 pokrivke, čime bi u slučaju da to bude prirodni materijal, trajno bio narušen ekosistem, te izdvojena znatna sredstva za iskopavanje prirodne pokrivke. Akumulacija Modrac, se već više od 50 godina zasipa ugljenom prašinom iz rudnika Banovići i Đurđevik, koja je po dosadašnjim rezultatima istraživanja umanjila kapacitet Akumulacije za 10 do 12 miliona m3.

Prema dobijenim rezultatima za prekrivni materijal za šljačište Termoelektrane Tuzla mogao bi se uzeti sediment/mulj sa lokaliteta 2 zbog svoje strukture, rasporeda zrna, sastava i udjela neorganskih alumosilikatnih materijala (srednji udio alumosilikata u uzorcima na lokacji 2 iznosi 32,1% SiO2 i 10,6% Al2O3).

Ukoliko bi se na odlagalištu šljake i pepela Termoelektrane Tuzla rekultivacija izvršila na način pretvaranja odlagališta u područje parka i primjenile Njemačke granične vrijednosti za koncentraciju nikla (350 mg/kg), sediment/mulj sa sadržajem nikla bi mogao biti upotrebljen u svrhe tehničke rekultivacije šljačišta.

2. Primjena za iskorištenje toplotne vrijednosti sedimenta/muljaDruga mogućnost za upotrebu sedimenta/mulja, koja se nameće, jeste iskorištenje toplotne vrijedosti ugljene prašine sa lokaliteta 1, čija se vrijednost kreće u intervalu od 41% vrijednosti uglja Đurđevik, do 46% vrijednosti uglja Banovići (za donju toplotnu vrijednost). Zbog ove toplotne vrijednosti koju nosi, sediment/mulj bi mogao biti razmatran kao energent, sa svrhom iskorištenja njegove toplotne vrijednosti.

HVALA NA PAŽNJI!

- Mentoru mog rada, Prof. Dr. Vahidi Selimbašić,- Docent Dr. Francu Andrejaš- Prof. Dr. Amri Odobašić- Prof. Dr. Cipurković Amiri- Svim profesorima sa smjera ekološko inženjerstvo

- Mom ocu Selimu i majci Amiri, na stručnoj podršci, moralnoj i materijalnoj podršci

HVALA VAM SVIMA KOJI STE DALI UČEŠĆE U IZRADI MOG MAGISTARSKOG

- Direktoru Termoelektrane Tuzla Fadilu Nadarević za ideju- Direktoru Fabrike Cementa Lukavac, Izetu Imamović na ustupanju laboratorije FCL za istraživanje rezultata- Šefu laboratorije FCL, Mugdimu Imamović, na stručnim savjetima, organizovanju uzorkovanja i obradi rezultata- Direktoru Instituta za hemijsko inženjerstvo, Nusretu Hadžimehmedović, i saradnicima ing. Neši Tuševljaković, ing. Mirzi Mekanović i ing. Željki Obrenović na obradi rezultata- Magistru Zahidu Arnautalić, na stručnoj pomoći koju je pružio od samog početka do završetka magistarskog rada- Prof. Dr. Senaidu Salihović, za rezultate mineraloške analize- Dekanu Rudarsko geološkog fakulteta, Prof. Dr. Kemalu Gutić, na rezultatima analiza uglja Djurdjevik- Direktoru Vodoprivrednog Društva Spreča, Enveru Čosičkić, i saradnicima ing. Subhiji Hukić, ing. Enveru Suljanović i gospodji iz arhiva- mom Izi, na razumjevaju i podršci koju mi je pružao tokom izrade magistarskog rada- mojim prijateljicama Almiri i Mirhi koje su za nas danas organizovale zakusku na koju Vas sve pozivam.